ELETROQUÍMICA - IME

Exercícios Propostos 01. (IME-02) Um certo fabricante produz pilhas comuns, nas quais o invólucro de zinco funciona como anodo, enquanto queo catodo é inerte. Em cada uma, utilizam-se 5,87 g de dióxido de manganês, 9,2 g de cloreto de amônio e um invólucro dezinco de 80 g. As semi-reações dos eletrodos são:

Zn → Zn+2 + 2 e–

NH4

+ + MnO2 + e– →1/2 Mn2O3 + NH3 + 1/2 H2O Determine o tempo que uma destas pilhas leva para perder 50% de sua carga, fornecendo uma corrente constante de 0,08 A. Dado: Constante de Faraday: F = 96.500 C 02. (IME-03) Uma célula eletrolítica de eletrodos inertes, contendo 1,0 L de solução de ácido sulfúrico 30% em peso, operousob corrente constante durante 965 minutos. Ao final da operação, retirou-se uma alíquota de 2,0 mL do eletrólito, a qual foidiluída a 50,0 mL e titulada com solução padrão 0,40 mol/L de hidróxido de sódio. Sabendo-se que a titulação consumiu 41,8mL da solução da base, determine a corrente que circulou pela célula. Considere que a massa específica da solução de ácidosulfúrico 30% em peso é 1,22 g/cm3 e a massa específica da água é 1,00 g/cm3. 03. (IME-06) Os eletrodos de uma bateria de chumbo são Pb e PbO2. A reação global de descarga é Pb + PbO2 + 2H2SO4→ 2PbSO4 + 2H2O. Admita que o “coeficiente de uso” seja de 25,0%. Este coeficiente representa a fração do Pb e PbO2presentes na bateria que são realmente usados nas reações dos eletrodos. Calcule: a) a massa mínima de chumbo em quilogramas (incluindo todas as formas em que se encontra esse elemento) que deve existirnuma bateria para que ela possa fornecer uma carga de 38,6 x 104 C; b) o valor aproximado da variação da energia livre da reação, sendo de 2,00 V a voltagem média da bateria quando fora deuso. 4. (IME-07) Dada a reação Cu + 2HCl → CuCl2 + H2 , assinale a afirmativa correta sabendo-se que os potenciais-padrão deredução do cobre e do hidrogênio são respectivamente 0,34 V e 0,00 V. a) A reação produz corrente elétrica. b) A reação não ocorre espontaneamente. c) A reação ocorre nas pilhas de Daniell. d) O cobre é o agente oxidante. e) O hidrogênio sofre oxidação. 5. (IME-09) A pilha recarregável de níquel/cádmio, usada em diversos equipamentos eletrônicos portáteis, constitui-se,basicamente, de um eletrodo metálico de cádmio, um eletrodo de oxi-hidróxido de níquel (NiOOH) depositado sobre umsuporte de níquel e um eletrólito aquoso de hidróxido de potássio, na forma de pasta. Na descarga da pilha, o cádmio metálicoé consumido. Uma pilha desse tipo foi recarregada completamente durante 4825 s, com corrente de 2 A. Pede-se: (Dados: Cd(OH)2 (s) | Cd(s), E = −0,81 V) A) a reação da semi-pilha NiOOH(s) | Ni(OH)2(s) e a reação global que ocorrem na descarga da pilha; B) a massa de NiOOH existente na pilha quando a mesma está carregada.

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6. (IME-96) Em duas cubas eletrolíticas, ligadas em série, ocorrem as reações, cujas equações são mostradas a seguir, pela

passagem de uma corrente elétrica de 1 Ampére: cuba A: Ag+ (aq) + e- → Ag° (s) cuba B: 2 H+ (aq) + 2 e- → H2 (s) Pede-se: a) o tipo de reação que está correndo; b) a denominação do eletrodo onde ocorrem essas reações; c) o tempo necessário para que ocorra a deposição de 1,08 g de prata; d) O volume, em litros nas CNTP, do hidrogênio produzido durante o tempo determinado na letra C. 07. (IME-97) Uma bateria de automóvel apresenta as seguintes reações eletrodos durante a descarga: no ânodo: Pb(s) + SO4

2-(aq) → PbSO4(s) + 2e-

no cátodo: PbO2(s) + 4H+(aq) + SO4

2-(aq) + 2e- → PbSO4(s) + 2H2O(l)

A solução inicial de ácido sulfúrico contido na bateria tem uma concentração de 40%, em peso, de ácido sulfúrico e massaespecífica de 1,3 g/cm3. Após a bateria ter sido utilizada, a solução foi analisada e apresentou uma concentração de 28,%, empeso, de ácido sulfúrico com uma massa específica de 1,2 g/cm3. Considerando fixo o volume da solução ácida na bateria em2,0 litros, determine: a) o valor da carga fornecida pela bateria em ampère-hora. 08. (IME-98) A eletrólise de uma solução aquosa gera uma mistura gasosa hidrogênio-oxigênio para alimentar um maçarico.A mistura gasosa é armazenada em um recipiente com volume constante e igual a 500 cm3 e o ar contido inicialmente norecipiente é totalmente removido antes de se iniciar a eletrólise. Por medida de segurança o maçarico só pode ser operadoquando a pressão no recipiente for de pelo menos 1,2 atm. Sabendo-se que a temperatura é de 27 °C e que a corrente daeletrólise é de 5A, determine o tempo para que a pressão no recipiente atinja o valor mínimo de operação. Dados: Constante universal dos gases (R) = 0,082 atm.l / mol.K 1 Faraday = 1608 A.min 09. (IME-99) Em uma pilha, Nio/Ni2+ // Ag+/Ago os metais estão mergulhados em soluções aquosas 1,0 M de seus respectivassulfatos, a 25oC. Determine: a) a equação global da pilha; b) o sentido do fluxo de elétrons; c) o valor da força eletromotriz (fem) da pilha. Dados: Reação E0 redução (volts) Ni2+ + 2 e- → Ni0 - 0,25 Ag+ + 1 e- → Ag0 + 0,80 10. (IME-00) Duas células eletrolíticas de eletrodos inertes foram ligadas em série e submetidas a uma tensão de 5 V. Aprimeira tinha como eletrólito 500 mL de solução 1 N de nitrato de prata e a segunda, 700 mL de uma solução aquosa de umsal de estanho. Após um certo tempo de funcionamento, o sistema foi desconectado. Transferiu-se, então, o eletrólito daprimeira célula para um recipiente, ao qual adicionou-se ácido clorídrico em pequeno excesso. O precipitado formado, apósfiltrado e seco, pesou 42,9 g. Sabendo-se que houve a formação de um depósito metálico de 5,95 g no catodo da segundacélula, determine o número de oxidação do estanho no sal original. Desconsidere a formação de íons complexos. Dados: massa atômica do H = 1 massa atômica da Ag = 108 massa atômica do O = 16 massa atômica do Sn = 119 massa atômica do Cl = 35

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Gabarito 01. 11,32 h 02. 19,71 A 03. a) 3312 g

b) J1086,3G 5×−=∆ 04. B 05.

a) b) 9,2 g 06. a) Óxido-redução - eletrólise b) Cátodo redução, ânodo oxidação c) 965 s d) 0,112 L 07. 201 A.h 08. 10,5 min 09. a) Ni0 + 2 Ag+

(aq) → Ni2+(aq) + 2 Ag0 (Reação Global)

b) Os elétrons fluem do eletrodo de níquel para o de prata. c) ∆E0 = 1,05 V 10. +4